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03/10/2012 #41

Avatar de asherar

Acá encontré algo como para mirar. Yo lo estoy leyendo aún.

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx.../htm/sec_5.htm

En la figura 5 está la curva de la probabilidad de fusion D-D por unidad de tiempo, que da una idea del rendimiento del reactor según la temperatura del plasma.
Reproduzco aquí la curva para los que no quieren leerse todo el asunto.
Según la curva conviene trabajar a T = 1 MeV para obtener la máxima producción de reacciones.
Digo "según" porque con estas cuentas hay que andar con cuidado: si la curva se obtuvo luego de integrar la sección eficaz de fusión D-D para una maxwelliana, entonces el resultado es aproximado. La maxwelliana presupone solamente colisiones elásticas, y las colisiones que conducen a fusión son inelásticas. El plasma en equilibrio debe coexistir con ellas, y encima uno desea maximizarlas.
La solución exacta del problema se encuentra resolviendo la ecuación de Boltzmann, con reacciones de fusión[1] (y ya nos acercamos al Megombo !!!). Para algunos casos simples, pero con procesos inelásticos presentes, la función distribución en equilibrio no se parece en nada a la maxwelliana[2].

Entonces: ¿ qué hacemos ?
Pues por ahora nos quedamos con el resultado maxwelliano solamente como una estimación preliminar.

¿ Cómo se usa el resultado de la gráfica ?
En el punto máximo da aprox. Secc Eficaz D-D = 8E-17 cm3/seg.
Si se multiplica la Secc. Eficaz D-D por la concentración de iones que se tiene en el reactor, digamos: n = 1E20 cm-3, se obtiene la tasa de reacciones máxima esperable:

Tasa de fusión D-D = 8000 reacciones por segundo (para n = 1E20 cm-3 y T=1 MeV).

Eso es el máximo !!! Las deficiencias del reactor pueden tirar abajo ese número. Ahí es donde entra a jugar el diseño (la muñeca del artista).

Finalmente todo depende de la concentración y temperatura que se logre en el plasma.
Y esto dependerá de la eficiencia del confinamiento y calentamiento del reactor de Farsworth.

Ánimo !!!

Referencias:

[1] Datos de secciones eficaces reales: http://www.cientificosaficionados.co...c5c6f88aacd0aa

[2] Ferreira, C. M. "Current Research Topics in Low-Pressure Glow Discharges in Rare Gases and Pure Nitrogen. Ed. Erich E. Kunhardt and Lawrence H. Luessen, (fecha no disponible).

PD:
Yo en el ejemplo usé n=1E20 cm-3. Para comparar con la concentración de partículas a presión atmosférica, podemos calcular que en 1 mol hay 6E23 partículas (6x10^23), y que ocupan 22,4 litros (22,4 dm3 = 22400 cm3). O sea que a nivel del mar y en CNTP:n0 ~ 6E23/2,24E4 partíc/cm3 => n0 ~ 3E20 cm-3.
03/10/2012 #42

Avatar de anajesusa

Para foso, que escribió y borro, soy hombre, bien hetero para mas información, el nick viene de larga data y es el nombre de mi mujer. (Que va, soy un hombre enamorado que ando escribiendo el nombre de mi mujer hasta en los nick )
Asherar, tengo un mareo padre, pero estoy con paciencia y con saliva tratando de entender la cosa desde el punto de vista teórico, el artículo me esta desasnando de varias cosas, es bueno tenerte acá para estos números y tu colaboración en este hilo resulta de lo mas jugosa.
03/10/2012 #43

Avatar de asherar

Faltaría calcular la potencia térmica que se logra con el aparato. Para eso se debe multiplicar la tasa de reacción D-D (o de los gases que se fusionen) calculada antes, por la cantidad de energía térmica liberada por cada reacción, la que puede ser una suma de varias vías (neutrones, gamma, las mismas colisiones, etc.). Ese dato te lo debo por ahora, pero puede llegar a encontrarse empezando por este paraíso de gráficas experimentales.
04/10/2012 #44

Avatar de anajesusa

El documento que agregó asherar es muy bueno, da precisiones muy concretas sobre las pocas posibilidades (ninguna) que tienen los fusores de confinamiento electrostáticos para que sirvan como generadores utilizables, muy jugoso.
Anoche me dispuse a hacer una pequeña prueba usando deuterio, saqué la garrafa que guardo como las joyas de la abuela, para llenar una jeringa, oh sorpresa... vacía completamente, ni la presión de un pedo!!! se fue todo por las paredes!! es tan liviano el hidrógeno que se pasa entre las moléculas del hierro de las paredes, prueba postergada. Por suerte mi amigo me va a conseguir un poco de D2O que es mas estable, tendré que hacer una electrólisis, pero no es problema.
04/10/2012 #45

Avatar de asherar

Yo te decía que muy probablemente vas a lograr reacciones de fusión a nivel de "comprobación de factibilidad", y que levantar el rendimiento va a ser mucho más difícil.

Pero igual, el tema es apasionante, y mucho más cuando se dispone de medios materiales para hacer un experimento y ver por cuenta propia lo que pasa.

La cuenta que hice antes era para T = 1 MeV (punto verde en la gráfica de abajo), pero ya con 4000 Kelvin (menos de 1 eV) se te funden los alambres del cátodo (el punto de fusión del tungsteno es aprox. 3800 K ~ 0.3 eV).
Suponiendo que se lograra trabajar con 3 keV (punto rojo en la gráfica), la potencia producida se reduciría en un factor 10000, respecto del valor calculado antes para 1 MeV. Aún así, esto significa una temperatura de 35 millones de Kelvin en el centro del plasma.





Una forma de mejorar enormemente el rendimiento sería usar la reacción D-T, pero hay que ver que no produzca residuos radiactivos. Creo que el Tritio ya es radiactivo.

En el enlace que puse antes al paraíso de gráficas experimentales, los tipos hablan de Litio-algo, como que es más adecuado por alguna razón.

Una energía térmica kT = 1 eV corresponde a una temperatura T = 11600 Kelvin.
La temperatura ambiente T = 300 K corresponde a una energía térmica kT = 0.025 eV.
Imágenes Adjuntas
Tipo de Archivo: jpg Tasas de reacción.JPG (19,7 KB (Kilobytes), 112 visitas)
04/10/2012 #46

Avatar de anajesusa

Si tuviera la universidad cerca estaría calentándole la cabeza a alguno, estoy a 450Km de Córdoba y conseguir tritio a nivel aficionado no va a ser posible, lo del Li6 le puedo preguntar a Sergi o a fusión si es posible conseguirlo, hay una que no produce ni neutrones ni Rx, creo que es la del litio berilio. De todas maneras voy a tratar de concluir el proyecto aunque mas no sea a nivel demostrativo y educativo.
Asherar una pregunta de orden práctico, en unas pruebas que estoy haciendo encuentro lo siguiente, como comenté antes para vacío cuento con una bomba mecánica y una difusora casera, he logrado sellar todas las fugas y llego al régimen de trabajo que leí trabajan estos aparatos, esto es entre 10 y 20 micras, hasta que llego ahí no le doy tensión, cuando le pongo HT el dispositivo arranca a partir de los 6Kv, cuando lo hace la presión se sube a cerca las 100 micras, no se si esto es normal, a que se debe? (supongo será la presión de vapor de los metales que hacen sputering) puede ser que la difusora sea demasiado chica para mantener la presión en esa situación? ademas como es lógico la rejilla interna se pone al rojo vivo y al poco tiempo el plasma se debilita.
04/10/2012 #47

Avatar de SSTC

Hoal anajesusa

Se debilita visualmete o lo mediste con un amperimetro en la fuente de antes de que se eleve???

tiene que ver con el vapor, pero mas con los gases que crea el plasma, pasa con el globo de plasma no me pregunte los detalles teorico porque soy un desastre en eso, solo sé porque lo vi

y si arde que te arde jaja!!
04/10/2012 #48

Avatar de asherar

Lo del sputtering no creo, porque supongo que has tenido el equipo andando por más de un día como para desgasar bien. La primera vez podría ser, pero pensá que el plasma no se va disparado contra las paredes sino contra el foco de alambre, que tiene mucho menos superficie.
Si fuera sputtering en algún momento tendría que volver a bajar la presión al valor inicial, o dar un salto de subida y luego ir bajando más o menos lentamente.
Si la lectura se mantiene estable, yo pienso que debe ser la presión que logra el propio sistema electrostático al entrar en régimen y comenzar a focalizar iones.
No conozco el sistema ese de Farnsworth, pero "tal vez" estés leyendo la presión de iones que escapan del "foco".
Ahora: si los que escapan generan una lectura de 100 micras la presión en el foco debe ser bastante más alta. El sistema genera una distribución de presión no-uniforme.

¿ Qué querés decir con que "el plasma se debilita" ?
¿ Cambia de color ? ¿ De qué manera ?

Saludos

PD: ¿ No hay más fotos ?

PD2: En la patente de Robert L. Hirsch and Gene A. Meeks se lee:

In the operation of this embodiment of FIG. 3, the anode 21 is evacuated and controlled amounts of fusion gases are admitted thereto until desired pressures are reached. By way of example, gas pressures in the vicinity of 10-3 to 10-4 torr have been found to provide an operative device. Typical operating voltages applied to the various electrodes are indicated in FIGS. 1 .and 2. Adjustment of the voltage applied to the grid 22 and adjustment of the gas pressure determines in large measure the magnitude of the ion current to the cathode 20.
Otras fuentes:

http://www.capturedlightning.org/hot...hilo/philo.htm
APPARATUS FOR GENERATING FUSION REACTIONS
04/10/2012 #49

Avatar de anajesusa

asherar dijo: Ver Mensaje

¿ Qué querés decir con que "el plasma se debilita" ?
¿ Cambia de color ? ¿ De qué manera ?

Saludos

PD: ¿ No hay más fotos ?
Si, baja la luminosidad y la rejilla se pone al rojo, ya me habían comentado esto, al calentarse tanto el cátodo emite tantos electrones que se pone poco atractivo para las cargas positivas que son las que forman el plasma, por eso hay que cortar el fusor y esperar que se enfríe, en realidad la fusión deja de producirse sola, por ese fenómeno.
La presión aumenta cuando entra en régimen y despacito va bajando no se mantiene estable, el profe dice que es bastante común que en sputering también ocurre y que si dispara a 6Kv me falta vacío, pero yo creo que no me falta vacío, pasa que le saqué la resistencia limitadora a la fuente y cuando arranca empieza a consumir y se hace popo y marca los 6kv pero tiene que arrancar a mas tensión, hoy voy a experimentar un poco mas con esto.
04/10/2012 #50

Avatar de anajesusa

Tal cual lo decía, no era el vacío, la fuente se hace popo, poniéndole una resistencia de 5M en serie para limitar el poissor no se forma hasta que sobrepasa los 15Kv y cuando arranca la fuente se garca y se cae a 6 o 7Kv.
Pongo una foto de un chorro trompeta finito y largooo, es muy espectacular el ver ahí flotando la bolita de plasma y que de ella salga ese cono de iones
05/10/2012 #51

Avatar de Black Tiger1954

Qué consumo tiene la fuente cuando se cae la tensión?
05/10/2012 #52

Avatar de asherar

anajesusa dijo: Ver Mensaje
Si, baja la luminosidad y la rejilla se pone al rojo, ya me habían comentado esto, al calentarse tanto el cátodo emite tantos electrones que se pone poco atractivo para las cargas positivas que son las que forman el plasma, por eso hay que cortar el fusor y esperar que se enfríe, en realidad la fusión deja de producirse sola, por ese fenómeno.
No se pierde la polaridad ni la tensión (bueno, un poco): se están perdiendo iones.
Si el cátodo emite electrones sigue siendo negativo y atrayendo iones. Lo que pasa ahora es que los electrones abundantes van a ser capturados más frecuentemente por los iones y se va a producir recombinación por impacto electrónico.
Toda la candidad de iones perdida se convierte en gas neutro (o iones más bajos), que son los que necesitás drenar para volver a aprovechar el volúmen completo del foco.

...

Me llama la atención ese "cono de iones" que señalas en la foto.
¿ Por qué sale justo para ese lado ?
¿ No será un chorro de electrones que intentan ir hacia tierra por algún electrodo que induce cerca de la pared ?
¿ De qué polaridad (contra tierra) es la fuente ?
05/10/2012 #53

Avatar de anajesusa

Para BT, estoy usando ahora la fuente "black tiger" con dos flyback en serie porque la otra ya me llenó, si no se queman los mosfet se quema algun integrado asi que pasé a lo seguro, el plasma arranca mas o menos a los 14Kv y ahí el consumos es mas o menos 5 mA, y se cae la tensión a 6 o 7kv y no sube mas. Justo te iba a mandar un privado porque estoy con ganas de armar un convertidor Royer y vi en un hilo donde habías diseñado un PCB.

Para Asherar entendido como es el mecanismo por el cual el cátodo se hace menos apetecible para los iones, los electrones neutralizan a los iones antes que ellos lleguen...
El chorro parece depender de la geometría siempre sale en el mismo lugar, si giro la tapa a la que estan agarradas las rejillas gira el chorro y sale siempre por el mismo lado.
Fijate esta es la foto del PFDC
05/10/2012 #54

Avatar de Black Tiger1954

Por lo que veo en el hilo, lo que necesitás ronda los 20 kV y la corriente real, digamos que es mayor a 5 mA pero no sabemos a cuanto llegará el consumo a esa tensión. Son estos los requerimientos?
05/10/2012 #55

Avatar de anajesusa

asherar dijo: Ver Mensaje
PD2: En la patente de Robert L. Hirsch and Gene A. Meeks se lee:


Tan alta la presión? la verdad que a esas presiones arranca al toque pero lla tensión con mi fuente esta en los 2Kv y no levanta ni a patadas, en cambio entre 10-5 y 10-6 torr la tensión alcanza los valores para que fusione

Para el gato negro, asi es, al menos unos 20Kv con unos unos 6 o 7 mA (no olvides que los diodos son de 10 mA asi que hay que limitar)
05/10/2012 #56

Avatar de Black Tiger1954

Me sigue quedando una duda:
el plasma arranca mas o menos a los 14Kv y ahí el consumos es mas o menos 5 mA, y se cae la tensión a 6 o 7kv
Los 5 mA son a 7kv o a 15kv?
Te pregunto esto porque si es a 7kv, al duplicar la tensión, la corriente seguramente va a aumentar de forma considerable.
06/10/2012 #57

Avatar de anajesusa

Los 5 mA los puedo leer en los 7Kv, es un miliamperímetro analógico, cuando la aguja llegó a medir la tensión ya se cayó. De todas maneras tengo que poner una resistencia limitadora su valor dependerá de hasta donde quiero que mi fuente consuma, no es asi?
06/10/2012 #58

Avatar de Black Tiger1954

No, al menos yo no lo haría así. Si hay una resistencia limitadora a la salida, no se puede controlar de forma efectiva la tensión, lo que haría es censar de forma constante la corriente que está entregando y en base a eso, limitarla en el mismo generador de PWM.
06/10/2012 #59

Avatar de anajesusa

El PWM del profe tiene un control de corriente, aunque creo que solo es una protección a corta a determinada corriente http://www.cientificosaficionados.co...er/choper.html
VR1 controla corriente.
En estos esquemas de Richard Hull, un tipo que ha experimentado mucho con este tipo de dispositivos, hay un limitador en serie con la HT

Bueno se renegó no quiere salir la imagen va la url
http://www.fusor.net/board/view.php?...key=1078241873
06/10/2012 #60

Avatar de SSTC

esta es version americana, vas a tener que bobinar un transformador de neón es lo mejor te veo muy complicador con una conmutada para alimentarlo...

high voltage fusor
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